microbiome ปอดมีรูปร่างอย่างไร

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าปอดมีสภาพแวดล้อมที่ปลอดเชื้อ ปราศจากแบคทีเรียใดๆ แต่การวิจัยในช่วง 5 ปีที่ผ่านมาได้ล้มล้างความคิดนี้ โดยแสดงหลักฐานว่าปอดที่แข็งแรงมีไมโครไบโอมของแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ซึ่งมีความสำคัญต่อการรักษาสมดุลและป้องกันโรค

“เนื่องจากไมโครไบโอมในลำไส้มีความสำคัญต่อสุขภาพโดยรวมของเรา ผลกระทบของไมโครไบโอมในปอดต่อสุขภาพจึงค่อย ๆ ได้รับการยืนยันในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา” Tao Ding ศาสตราจารย์จาก Zhongshan School of Medicine แห่งมหาวิทยาลัยซุนยัตเซ็นในจีนกล่าว “การเกิดขึ้นและการพัฒนาของโรคต่างๆ รวมถึงโรคหอบหืด [โรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง] ปอดอุดกั้นเรื้อรัง พังผืดในปอด และมะเร็งปอด ล้วนเชื่อมโยงกับไมโครไบโอมในปอดอย่างแยกไม่ออก”

Ding อธิบายว่าแนวคิดเรื่องปอดปลอดเชื้อยังคงมีอยู่เป็นเวลานาน เนื่องจากข้อมูลจำกัดที่ได้มาจากวิธีการแบบดั้งเดิมในการแยกและระบุแบคทีเรียในทางจุลชีววิทยา ซึ่งก็คือการรวบรวมและการเพาะเลี้ยงแบคทีเรีย ซึ่งแบคทีเรียสามารถขยายพันธุ์บนอาหารเลี้ยงเชื้อได้ เช่น วุ้น ภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุม

“เมื่อรวมกับมวลชีวภาพที่ต่ำมากของจุลินทรีย์ในปอด การแยกตัวและการเพาะเชื้อก่อนหน้านี้ตามตัวอย่างปอดมักให้ผลลัพธ์เชิงลบ” Ding กล่าวเสริม “ดังนั้น ก่อนหน้านี้ผู้คนมักคิดว่าปอดเป็นหมัน”

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขอบเขตของการจัดลำดับพันธุกรรม การค้นพบครั้งสำคัญนี้จึงเกิดขึ้น นั่นคือ ปอดของเราเป็นที่อยู่ของแบคทีเรียหลายล้านตัวที่ทำหน้าที่สำคัญและเป็นประโยชน์

ในขณะที่การพัฒนาที่สำคัญ Ding และทีมนักวิจัยของเขา ซึ่งรวมถึง Guo-Bao Tian ผู้ร่วมงานของเขา ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัย Sun Yat-sen เช่นกัน กล่าวว่า ยังมีชิ้นส่วนปริศนาที่ขาดหายไป “แม้ว่าตอนนี้จะเป็นที่ยอมรับกันทั่วไปว่า […] แบคทีเรียมีอยู่ในปอด แต่แหล่งกำเนิดและการก่อตัวของพวกมันยังไม่ชัดเจน” Ding กล่าว

แบคทีเรียเหล่านี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากบางคนคาดเดาว่าพวกมันอาจเกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกันที่ได้รับการฝึกฝน ซึ่งเซลล์ภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติได้รับการตั้งโปรแกรมใหม่ให้รู้จักเชื้อโรคเพื่อป้องกันการติดเชื้อซ้ำ ซึ่งเป็นการป้องกันระยะยาว แต่สิ่งนี้และทฤษฎีเกี่ยวกับต้นกำเนิดของแบคทีเรียในปอด เขียนทีมยังคงเป็นที่ถกเถียงกันเพราะขาดหลักฐานทางคลินิก

เติมช่องว่าง

ในบทความที่ตีพิมพ์ใน Advanced Science Ding, Tian และทีมงานพยายามช่วยตอบคำถามนี้โดยดูว่าโพรงที่เชื่อมต่อกับปอด โดยเฉพาะทางเดินหายใจส่วนบน ช่องปาก และโพรงจมูกอาจมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของจุลินทรีย์ในปอดได้อย่างไร . “ในแง่ของกายวิภาคของมนุษย์ ช่องปากและโพรงจมูกเป็นทางออกที่สำคัญที่สุดของทางเดินหายใจ และมีจุลินทรีย์ที่อยู่ร่วมกันที่หลากหลาย” Ding กล่าว “ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะทราบว่าไมโครไบโอมทั้งสองนี้มีอิทธิพลหรือสร้างรูปร่างของไมโครไบโอมในปอดได้อย่างไร”

สิ่งนี้สมเหตุสมผลเนื่องจากทางเดินหายใจส่วนบนและส่วนล่างอยู่ใกล้กันทางกายวิภาค ทำให้แบคทีเรียสามารถเดินทางไปยังปอดผ่านอากาศและน้ำมูกได้ หลักฐานที่สะสมแสดงให้เห็นว่าชุมชนแบคทีเรียในทางเดินหายใจส่วนบนช่วยป้องกันเชื้อโรคจากการติดเชื้อที่ผิวเยื่อเมือกและแพร่กระจายไปยังทางเดินหายใจส่วนล่าง

อย่างไรก็ตาม การพิสูจน์สิ่งนี้ทำได้ยากเนื่องจากขาดข้อมูลเชิงปริมาณที่จะช่วยอธิบายสิ่งนี้และความผันแปรของแต่ละบุคคล วิธีการสุ่มตัวอย่างในปัจจุบันซึ่งอนุมานหรือวัดองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในปอดโดยตรงนั้นปนเปื้อนได้ง่ายและมีมวลชีวภาพเพียงเล็กน้อยในการวัด

“ไม่มีการวิเคราะห์เชิงปริมาณของกระบวนการสร้างไมโครไบโอมในปอดมาก่อน และเราได้เติมเต็มช่องว่างนี้” Ding กล่าว

ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงหันมาใช้เมตาโนมิกส์ “การหาลำดับเมตาโกโนมิกส์เป็นเทคนิคที่กำหนดการมีอยู่ของจุลินทรีย์ต่างๆ เช่น แบคทีเรีย เชื้อรา และไวรัสในตัวอย่างผ่านการจัดลำดับกรดนิวคลีอิก โดยไม่ขึ้นกับการแยกและการเพาะเลี้ยง” Ding กล่าว “เรารวมเอาการหาลำดับเมทาเจโนมิกและการทำโปรไฟล์ไซโตไคน์ [โปรตีนขนาดเล็กที่มีความสำคัญในการควบคุมการเจริญเติบโตและการทำงานของเซลล์ระบบภูมิคุ้มกัน] เข้ากับข้อมูลทางคลินิกโดยละเอียดเพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของระบบระหว่างจุลินทรีย์ในช่องปากและปอด”

ขจัดความไม่แน่นอน

ในการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยได้ลงทะเบียนผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งปอด 67 ราย และอาสาสมัคร 32 รายที่มีโรคปอดที่ไม่ใช่มะเร็ง และเก็บตัวอย่างน้ำลาย ก้อนสำลีจากจมูก ก้อนจากคอหอย และตัวอย่างของเหลวจากการล้างหลอดลม (BAL)

“เราทำโปรไฟล์องค์ประกอบของจุลินทรีย์ของ BAL, จมูก, น้ำลาย, และตัวอย่างจาก oropharyngeal swab จาก […] ข้อมูลการจัดลำดับยีน และคำนวณความคล้ายคลึงกันระหว่างตัวอย่างเหล่านี้” ทีมงานเขียนลงในรายงานของพวกเขา

Ding สังเกตว่าพวกเขาระมัดระวังอย่างมากในการกำจัดผลบวกลวงผ่านการปฏิบัติตามระเบียบการทดสอบและการควบคุมเชิงลบอย่างเข้มงวดเพื่อให้ภาพที่แท้จริงของชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตัวอย่างที่มีชีวมวลต่ำ

น้ำยาล้างหลอดลมซึ่งเก็บจากส่วนลึกของปอดเป็นสิ่งที่ยุ่งยากเป็นพิเศษ “ตัวอย่าง [เหล่านี้] มีความอ่อนไหวสูงต่อการปนเปื้อนจากทางเดินหายใจส่วนบนและตัวอย่างในช่องปาก ดังนั้นการดำเนินการทั้งหมด [จึง] ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญด้านระบบทางเดินหายใจที่มีประสบการณ์การส่องกล้องหลอดลมมากกว่า 5 ปีเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน” Ding กล่าว “ของเหลวล้างหลอดลมยังมีมวลชีวภาพต่ำและอาจก่อให้เกิดการปนเปื้อนเพิ่มเติมระหว่างการจ่ายตัวอย่าง การสกัดดีเอ็นเอ และการจัดลำดับไลบรารี ดังนั้นเราจึงตั้งค่าการควบคุมเชิงลบอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลตัวอย่างมีความถูกต้อง”

หลักฐานทางคลินิกใหม่มากมายสำหรับแบคทีเรียในไมโครไบโอมของปอด

ทีมงานสามารถรวมข้อมูลจากตัวอย่างทั้งหมดและประเมินการมีส่วนร่วมของแบคทีเรียโดยใช้สิ่งที่พวกเขาเรียกว่าแบบจำลองที่เป็นกลางจากหลายแหล่ง ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าการก่อตัวของไมโครไบโอต้าในปอดนั้นเป็นกระบวนการที่มาจากหลายแหล่ง แต่ช่องปากและคอหอยให้อิทธิพลมากที่สุดเมื่อพิจารณาจากความใกล้ชิด

สิ่งสำคัญคือ Ding กล่าวว่าแบคทีเรียในช่องปากดูเหมือนจะสร้างชุมชนจุลินทรีย์ในปอดสองประเภท ได้แก่ ประเภทอินพุตทางปากสูงและประเภทอินพุตทางปากต่ำ การค้นพบที่พวกเขาสามารถยืนยันได้ว่าเป็นสากลในประชากรที่แตกต่างกันโดยใช้ชุดข้อมูลสาธารณะสองชุด

“สิ่งนี้ช่วยเน้นย้ำถึงความสำคัญของสุขภาพช่องปากเท่านั้น […] ตัวอย่างเช่น ผู้ป่วยที่ประสบปัญหาในการกลืนและการรับรู้ต่ำ (เช่น ผู้ป่วยที่มีอาการบาดเจ็บที่สมอง) มีแนวโน้มที่จะเกิดปอดบวม ซึ่งมักเกิดจากกลุ่มของแบคทีเรียใน ช่องปากที่สะสมอยู่ในปอด” พวกเขาเขียน

“ในการติดเชื้อไวรัสระบบทางเดินหายใจ จุลินทรีย์ในช่องปากมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการติดเชื้อในปอดจากโรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง โคโรนาไวรัส 2 (SARS-CoV-2) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผู้ป่วยโควิด-19 ขั้นรุนแรง ซึ่งภาวะปอดขาดออกซิเจนจะรุนแรงกว่าและเอื้อต่อการเจริญเติบโตของเชื้อที่ไม่ใช้ออกซิเจน และแบบไม่ใช้ออกซิเจนทางปัญญาจากจุลินทรีย์ในช่องปาก ดังนั้นการดูแลสุขภาพช่องปากจึงมีความสำคัญ”

จากตัวอย่างที่รวบรวมได้ ทีมงานพบว่าความเข้มของการสื่อสารระหว่างจุลินทรีย์ในช่องปากและปอดมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับระดับของไซโตไคน์ในปอด ซึ่งเป็นโปรตีนขนาดเล็กที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตและกิจกรรมของระบบภูมิคุ้มกันและเซลล์เม็ดเลือด “การแพร่กระจายของจุลินทรีย์ในช่องปากไปยังปอดนั้นแตกต่างกัน โดยจุลินทรีย์ในช่องปากจำนวนมากเข้าสู่ปอดซึ่งสัมพันธ์กับการทำงานของปอดที่ลดลงและการเพิ่มขึ้นของไซโตไคน์จากการอักเสบของปอด” พวกเขากล่าว

แนวทางการวินิจฉัยใหม่

จากผลงานของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ยังระบุคุณลักษณะของไมโครไบโอต้าในน้ำลายที่อาจใช้ในการทำนายสถานะของไมโครไบโอต้าในปอด ซึ่งเป็นการเปิดประตูสำหรับการทดสอบที่ใช้น้ำลายเพื่อประเมินและควบคุมสุขภาพทางเดินหายใจโดยไม่รุกราน

“การศึกษาของเราให้เหตุผลสำหรับการวินิจฉัยและการแทรกแซงจุลินทรีย์ในปอดในอนาคตโดยการควบคุมหรือจัดการกับจุลินทรีย์ในช่องปาก” Ding กล่าว “ช่องปากเป็นแหล่งกักเก็บทรัพยากรจุลินทรีย์ในระบบทางเดินหายใจและลำไส้ และอาจจำเป็นต้องศึกษาเพิ่มเติมเพื่อสำรวจความสอดคล้องกันระหว่างจุลินทรีย์นิวโมสองชนิดและไมโครไบโอต้าในน้ำลายที่มีลักษณะเฉพาะตัวสูงซึ่งเห็นในการศึกษาของเรา เช่น การวินิจฉัยปอดโดยใช้ไมโครไบโอต้าในช่องปากและ การแทรกแซงของปอดอาจมีความสำคัญทางคลินิกอย่างมาก”

แม้ว่าจะมีการรวบรวมข้อมูลที่สำคัญแล้ว แต่นี่เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของภูเขาน้ำแข็ง “เราเน้นเฉพาะที่ความเชื่อมโยงระหว่างจุลินทรีย์ในช่องปากและปอด อย่างไรก็ตาม ไมโครไบโอมของมนุษย์เป็นระบบนิเวศที่มีการบูรณาการสูง และควรศึกษาความเชื่อมโยงระหว่างไมโครไบโอต้าในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย รวมถึงตำแหน่งทางเดินหายใจต่าง ๆ ในเชิงลึก

“เรายังสังเกตว่าจำพวกที่หายากบางชนิด เช่น Brevundimonas และ Bacillus ในโพรงจมูกไม่มีอยู่ในช่องปาก แต่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของจุลินทรีย์ในปอด ซึ่งบ่งชี้ว่าแบคทีเรียเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการสร้างสภาพแวดล้อมจุลภาคของปอด สิ่งนี้รับประกันการวิจัยเพิ่มเติม”

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ kerrileefolds.com